Помощь студентам в учебе
Электроснабжение метизно-металлургического завода
|
ВВЕДЕНИЕ
Технический паспорт 6
СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 8
1 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
1.1 Расчёт нагрузок по цеху 11
1.2 Расчёт электрических нагрузок по предприятию 17
2 РАСЧЕТ КАРТОГРАММЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК 21
3 ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРОВ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ
ПОДСТАНЦИЙ 25
4 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ И ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП ПРЕДПРИЯТИЯ 30
5 РАСЧЕТ СХЕМЫ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
5.1 Определение потерь электроэнергии в силовых трансформаторах ГПП 33
5.2 Расчёт ЛЭП от подстанции энергосистемы до подстанции
предприятия 34
5.3 Расчет токов короткого замыкания в начале отходящих линий от
питающей подстанции энергосистемы и на вводах ГПП 35
5.4 Выбор коммутационной аппаратуры в начале отходящих линий от
подстанции энергосистемы и на вводе ГПП 36
6 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
6.1 Выбор напряжения 41
6.2 Построение схемы внутреннего электроснабжения предприятия 41
6.3 Конструктивное выполнение электрической сети 41
7 РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ 43
8 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 47
9 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ СХЕМ ВНУТРЕННЕГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 56
9.1 Выбор кабельных линий 57
9.2 Расчет потерь электроэнергии кабельных линий 58
9.3 Выбор электрооборудования 59
9.3.1 Выбор ячеек отходящих кабельных линий 59
9.3.2 Выбор выключателей КРУ 59
9.3.3 Выбор выключателей нагрузки с предохранителями,
устанавливаемых на вводах цеховых ТП 60
9.4 Определение технико-экономических показателей вариантов схем
внутреннего электроснабжения предприятия 61
10 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СЭС ПРЕДПРИЯТИЯ
10.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства 63
10.2 Выбор выключателей КРУ 63
10.3 Выбор трансформаторов тока 64
10.4 Выбор трансформаторов напряжения 67
10.5 Выбор соединения силового трансформатора ГПП с РУ НН 68
10.6 Выбор выключателей нагрузки и предохранителей,
устанавливаемых на вводах цеховых ТП 69
10.7 Проверка кабелей 10 кВ на термическую стойкость к токам КЗ 70
10.8 Выбор трансформаторов собственных нужд 72
10.9 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей
РУ НН ТП 73
11 КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 75
12 ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ
12.1 Расчет коэффициента искажения синусоидальности напряжения.... 85
12.2 Расчет колебаний напряжения 89
12.3 Расчет несимметрии напряжения 90
12.4 Расчет провала напряжения при пуске двигателей 91
13 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
13.1 Описание релейной защиты синхронного двигателя СТД-4000 94
13.2 Токовая отсечка без выдержки времени 94
13.3 Защита от перегрузок 96
13.4 Защита от однофазных замыканий на землю 97
13.5 Защита минимального напряжения 99
13.6 Защита от асинхронного режима 101
13.7 Защита от перегрева 101
14 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
14.1 Вредные и опасные производственные факторы 103
14.2 Обеспечение охраны окружающей среды 104
14.3 Защитные меры и мероприятия по безопасности труда 105
14.4 Обеспечение охраны труда при эксплуатации электроустановок... 107
14.4.1 Молниезащита Г1П1 107
14.4.2 Расчёт тока однофазного замыкания на землю 109
14.4.3 Расчёт заземления 111
14.4.4 Освещение ОРУ 110/10 кВ 114
14.4.5 Вентиляция ЗРУ-10 кВ 115
14.5 Пожарная и взрывная безопасность 116
15 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
15.1 Построение дерева целей проекта 118
15.2 Качественный анализ вариантов технических решений 118
15.3 Планирование мероприятий по реализации целей проекта 119
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 122
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 123
Технический паспорт 6
СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 8
1 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
1.1 Расчёт нагрузок по цеху 11
1.2 Расчёт электрических нагрузок по предприятию 17
2 РАСЧЕТ КАРТОГРАММЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК 21
3 ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРОВ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ
ПОДСТАНЦИЙ 25
4 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ И ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП ПРЕДПРИЯТИЯ 30
5 РАСЧЕТ СХЕМЫ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
5.1 Определение потерь электроэнергии в силовых трансформаторах ГПП 33
5.2 Расчёт ЛЭП от подстанции энергосистемы до подстанции
предприятия 34
5.3 Расчет токов короткого замыкания в начале отходящих линий от
питающей подстанции энергосистемы и на вводах ГПП 35
5.4 Выбор коммутационной аппаратуры в начале отходящих линий от
подстанции энергосистемы и на вводе ГПП 36
6 ВЫБОР ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ И СХЕМ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
6.1 Выбор напряжения 41
6.2 Построение схемы внутреннего электроснабжения предприятия 41
6.3 Конструктивное выполнение электрической сети 41
7 РАСЧЕТ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ 43
8 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 47
9 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ СХЕМ ВНУТРЕННЕГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 56
9.1 Выбор кабельных линий 57
9.2 Расчет потерь электроэнергии кабельных линий 58
9.3 Выбор электрооборудования 59
9.3.1 Выбор ячеек отходящих кабельных линий 59
9.3.2 Выбор выключателей КРУ 59
9.3.3 Выбор выключателей нагрузки с предохранителями,
устанавливаемых на вводах цеховых ТП 60
9.4 Определение технико-экономических показателей вариантов схем
внутреннего электроснабжения предприятия 61
10 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СЭС ПРЕДПРИЯТИЯ
10.1 Выбор ячеек комплектного распределительного устройства 63
10.2 Выбор выключателей КРУ 63
10.3 Выбор трансформаторов тока 64
10.4 Выбор трансформаторов напряжения 67
10.5 Выбор соединения силового трансформатора ГПП с РУ НН 68
10.6 Выбор выключателей нагрузки и предохранителей,
устанавливаемых на вводах цеховых ТП 69
10.7 Проверка кабелей 10 кВ на термическую стойкость к токам КЗ 70
10.8 Выбор трансформаторов собственных нужд 72
10.9 Выбор вводных и секционных автоматических выключателей
РУ НН ТП 73
11 КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 75
12 ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ
12.1 Расчет коэффициента искажения синусоидальности напряжения.... 85
12.2 Расчет колебаний напряжения 89
12.3 Расчет несимметрии напряжения 90
12.4 Расчет провала напряжения при пуске двигателей 91
13 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
13.1 Описание релейной защиты синхронного двигателя СТД-4000 94
13.2 Токовая отсечка без выдержки времени 94
13.3 Защита от перегрузок 96
13.4 Защита от однофазных замыканий на землю 97
13.5 Защита минимального напряжения 99
13.6 Защита от асинхронного режима 101
13.7 Защита от перегрева 101
14 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
14.1 Вредные и опасные производственные факторы 103
14.2 Обеспечение охраны окружающей среды 104
14.3 Защитные меры и мероприятия по безопасности труда 105
14.4 Обеспечение охраны труда при эксплуатации электроустановок... 107
14.4.1 Молниезащита Г1П1 107
14.4.2 Расчёт тока однофазного замыкания на землю 109
14.4.3 Расчёт заземления 111
14.4.4 Освещение ОРУ 110/10 кВ 114
14.4.5 Вентиляция ЗРУ-10 кВ 115
14.5 Пожарная и взрывная безопасность 116
15 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
15.1 Построение дерева целей проекта 118
15.2 Качественный анализ вариантов технических решений 118
15.3 Планирование мероприятий по реализации целей проекта 119
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 122
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 123
Системой электроснабжения называется комплекс устройств, предназначенных для производства, передачи и распределения электроэнергии.
Сложность вопросов проектирования систем электроснабжения промышленных предприятий заключается в оптимальном, рациональном и эффективном решении этой проблемы. Именно комплексное решение данной задачи в совокупности с необходимыми требованиями и стандартами электроснабжения позволяют экономически и технически грамотно работать всему предприятию.
Нет необходимости говорить тяжелом финансовом состоянии промышленности, поэтому руководителям предприятий нужно решать данную проблему. Одними из самых прогрессивных мер в этом направлении являются мероприятия по сбережению энергоресурсов и, следовательно, уменьшению энергоемкости выпускаемой продукции, что приводит к снижению её себестоимости и повышению конкурентоспособности. Оптимальное сочетание экономических и технических решений при проектировании систем электроснабжения совместно с внедрением энергосберегающих технологий есть наиболее существенная мера решения этой задачи.
Технически правильное решение при создании систем электроснабжения исключает появление недопустимых отклонений показателей качества электроэнергии, удорожание ремонтных, монтажных и эксплуатационных работ. Все это влияет на производительность предприятия и качество продукции.
Технический паспорт проекта
1 Суммарная установленная мощность электроприемников предприятия напряжением ниже 1 кВ - 33316 кВт.
2 Суммарная установленная мощность электроприемников предприятия напряжением свыше 1 кВ - 35180 кВт (АКП по 7200 кВт, 2хДСП по 4500 кВт, 2хДСП по 4500 кВт, 2хСД по 1600 кВт, 2хСД по 2000 кВт, 6хСД по 630 кВт, 2хСД по 4000 кВт).
3 Категория основных потребителей по надёжности электроснабжения - II.
4 Расчётная активная мощность на шинах главной понизительной подстанции: 37604 кВт.
5 Коэффициент реактивной мощности: естественный tgp=0,53; расчетный 1дрр=0,32; заданный энергосистемой tgp=0,32.
6 Напряжение внешнего электроснабжения: 110 кВ.
7 Мощность короткого замыкания в точке присоединения к энергосистеме: 3000 МВ-А, тип и сечение питающих линий ВЛ 110 кВ - АС-95/16.
8 Расстояние от предприятия до питающей подстанции энергосистемы 22,0 км.
9 Количество, тип и мощность трансформаторов главной понизительной под-станции: 2хТРДН-40000/110/10/10.
10 Напряжение внутреннего электроснабжения предприятия 10 кВ.
11 Типы принятых ячеек распределительных устройств на главной понизительной подстанции КРУ К-104М.
12 На территории устанавливаются трансформаторные подстанции с трансформаторами типов ТМЗ, мощностью 250; 400, 630, 1000; 2500 кВ-А.
13 Грунт: коррозионная активность - средняя, блуждающие токи - есть, колебания и растягивающие усилия - есть.
14 Число часов использования максимума нагрузки 4355 ч/год.
15 Тип и сечение кабельных линий: ААПл-10 (3х120), ААПл-10 (3х150), ААПл-10 (3х240).
Сложность вопросов проектирования систем электроснабжения промышленных предприятий заключается в оптимальном, рациональном и эффективном решении этой проблемы. Именно комплексное решение данной задачи в совокупности с необходимыми требованиями и стандартами электроснабжения позволяют экономически и технически грамотно работать всему предприятию.
Нет необходимости говорить тяжелом финансовом состоянии промышленности, поэтому руководителям предприятий нужно решать данную проблему. Одними из самых прогрессивных мер в этом направлении являются мероприятия по сбережению энергоресурсов и, следовательно, уменьшению энергоемкости выпускаемой продукции, что приводит к снижению её себестоимости и повышению конкурентоспособности. Оптимальное сочетание экономических и технических решений при проектировании систем электроснабжения совместно с внедрением энергосберегающих технологий есть наиболее существенная мера решения этой задачи.
Технически правильное решение при создании систем электроснабжения исключает появление недопустимых отклонений показателей качества электроэнергии, удорожание ремонтных, монтажных и эксплуатационных работ. Все это влияет на производительность предприятия и качество продукции.
Технический паспорт проекта
1 Суммарная установленная мощность электроприемников предприятия напряжением ниже 1 кВ - 33316 кВт.
2 Суммарная установленная мощность электроприемников предприятия напряжением свыше 1 кВ - 35180 кВт (АКП по 7200 кВт, 2хДСП по 4500 кВт, 2хДСП по 4500 кВт, 2хСД по 1600 кВт, 2хСД по 2000 кВт, 6хСД по 630 кВт, 2хСД по 4000 кВт).
3 Категория основных потребителей по надёжности электроснабжения - II.
4 Расчётная активная мощность на шинах главной понизительной подстанции: 37604 кВт.
5 Коэффициент реактивной мощности: естественный tgp=0,53; расчетный 1дрр=0,32; заданный энергосистемой tgp=0,32.
6 Напряжение внешнего электроснабжения: 110 кВ.
7 Мощность короткого замыкания в точке присоединения к энергосистеме: 3000 МВ-А, тип и сечение питающих линий ВЛ 110 кВ - АС-95/16.
8 Расстояние от предприятия до питающей подстанции энергосистемы 22,0 км.
9 Количество, тип и мощность трансформаторов главной понизительной под-станции: 2хТРДН-40000/110/10/10.
10 Напряжение внутреннего электроснабжения предприятия 10 кВ.
11 Типы принятых ячеек распределительных устройств на главной понизительной подстанции КРУ К-104М.
12 На территории устанавливаются трансформаторные подстанции с трансформаторами типов ТМЗ, мощностью 250; 400, 630, 1000; 2500 кВ-А.
13 Грунт: коррозионная активность - средняя, блуждающие токи - есть, колебания и растягивающие усилия - есть.
14 Число часов использования максимума нагрузки 4355 ч/год.
15 Тип и сечение кабельных линий: ААПл-10 (3х120), ААПл-10 (3х150), ААПл-10 (3х240).
Разработчиком дипломного проекта был произведён анализ литературы по данной тематике. Выполнен расчет электрических нагрузок метизно-металлургического завода, согласно усовершенствованному методу упорядоченных диаграмм, который позволил разработать схемы внешнего и внутреннего электроснабжения.
Выбор рационального напряжения внешнего электроснабжения оценивался по формуле Стилла, расчет показал, что оптимальным напряжением для внешнего электроснабжения является 110 кВ.
Выбраны мощность, количество и место установки цеховых трансформаторов с современными трансформаторами типа ТМЗ, обеспечивающими минимальные затраты при эксплуатации, малые габариты ТП и высокую надежность работы подстанций.
Распределение электрической энергии внутри предприятия осуществляется на напряжении 10 кВ по смешанной схеме, обеспечивающей оптимальные режимы работы электрической сети, надлежащее качество электроэнергии и надежность. Учитывая климатические условия, характеристики грунта и плотность застройки было принято решение прокладывать кабельные линии преимущественно в траншеях. В качестве проводника использовались кабели марки ААПл-10 сечением 50 и 120 мм2.
В проекте уделено внимание вопросу компенсации реактивной мощности. Это объясняется низким значением средневзвешенного коэффициента мощности на предприятии, высокой стоимостью электроэнергии и значительным потреблением реактивной мощности. Выбор оптимального местоположения и мощности компенсирующих устройств позволило оптимизировать режимы работы электрической сети и, как следствие, улучшить экономические показатели ее работы.
В разделе релейная защита приведено подробное описание и расчет уставок релейной защиты синхронного двигателя СТД-4000. На чертеже представлены принципиальная и оперативная схема релейной защиты синхронного двигателя и её характеристики.
Особое внимание в работе уделено вопросам охраны труда в электроустановках. Также в работе рассматривались вопросы экономической деятельности предприятия.
В итоге спроектированная система электроснабжения обеспечивает высокий уровень надежности электроснабжения, надлежащее качество электроэнергии, оптимальные режимы работы электрической сети и безопасность обслуживания в течение всего срока службы при минимальных капитальных затратах.
Выбор рационального напряжения внешнего электроснабжения оценивался по формуле Стилла, расчет показал, что оптимальным напряжением для внешнего электроснабжения является 110 кВ.
Выбраны мощность, количество и место установки цеховых трансформаторов с современными трансформаторами типа ТМЗ, обеспечивающими минимальные затраты при эксплуатации, малые габариты ТП и высокую надежность работы подстанций.
Распределение электрической энергии внутри предприятия осуществляется на напряжении 10 кВ по смешанной схеме, обеспечивающей оптимальные режимы работы электрической сети, надлежащее качество электроэнергии и надежность. Учитывая климатические условия, характеристики грунта и плотность застройки было принято решение прокладывать кабельные линии преимущественно в траншеях. В качестве проводника использовались кабели марки ААПл-10 сечением 50 и 120 мм2.
В проекте уделено внимание вопросу компенсации реактивной мощности. Это объясняется низким значением средневзвешенного коэффициента мощности на предприятии, высокой стоимостью электроэнергии и значительным потреблением реактивной мощности. Выбор оптимального местоположения и мощности компенсирующих устройств позволило оптимизировать режимы работы электрической сети и, как следствие, улучшить экономические показатели ее работы.
В разделе релейная защита приведено подробное описание и расчет уставок релейной защиты синхронного двигателя СТД-4000. На чертеже представлены принципиальная и оперативная схема релейной защиты синхронного двигателя и её характеристики.
Особое внимание в работе уделено вопросам охраны труда в электроустановках. Также в работе рассматривались вопросы экономической деятельности предприятия.
В итоге спроектированная система электроснабжения обеспечивает высокий уровень надежности электроснабжения, надлежащее качество электроэнергии, оптимальные режимы работы электрической сети и безопасность обслуживания в течение всего срока службы при минимальных капитальных затратах.